روش ها و الگوریتم های محاسباتی و ریاضی در بیومکانیک: سیستم های اسکلتی انسان ۲۰۱۱
Mathematical and Computational Methods and Algorithms in Biomechanics: Human Skeletal Systems 2011

راهکارهای نوآورانه برای مسائل جاری در ارتوپدی، با پشتیبانی مدل سازی و تحلیل عددی

با وجود روش ها و دستاوردهای موفقیت آمیز فعلی در کاشت مفاصل خوب، بهینه سازی بیشتر شکل ایمپلنت ها ضروری است تا بتوانند در برابر فشارهای مکانیکی شدید درازمدت مقاومت بیشتری نشان دهند. این کتاب مبانی ارتوپدی، بیومکانیکی و ریاضیاتی برای شبیه سازی تکنیک های جراحی در ارتوپدی را فراهم می کند. تمرکز آن بر مدل سازی عددی تعویض کامل مفاصل انسانی و شبیه سازی عملکرد آن ها، همراه با بیومکانیک دقیق مفاصل انسانی و سایر قسمت های اسکلتی است. این کتاب شامل موارد زیر است:

• مقدمه ای بر آناتومی و بیومکانیک اسکلت انسان، مواد زیستی و مشکلات آلوآرتروپلاستی

• تعریف مسائل منتخب شبیه سازی شده ارتوپدی

• ساخت مدل های ریاضیاتی از مسائل بیومکانیک اسکلت انسان و اجزای آن

• قطعات جایگزین اسکلت انسان و مسائل مربوط به مدل ریاضیاتی

• تجزیه و تحلیل های ریاضیاتی دقیق از مدل های ریاضیاتی بر اساس آنالیز تابعی و روش های اجزای محدود

• تجزیه و تحلیل های بیومکانیکی از قسمت های خاص اسکلت انسان، مفاصل و جایگزین های مربوطه

• بحث در مورد مشکلات پردازش داده ها از تصویربرداری رزونانس مغناطیسی هسته ای و توموگرافی کامپیوتری

این کتاب به موقع، اطلاعات فراوانی در مورد تحقیقات فعلی در این زمینه ارائه می دهد. نظریه های ارائه شده در مورد مسائل خاص ارتوپدی اعمال می شوند. نتایج عددی از دیدگاه های بیومکانیکی و ارتوپدی ارائه و مورد بحث قرار می گیرند و روش های درمانی نیز به طور خلاصه مورد بررسی قرار می گیرند. تاکید بر رویکرد واریانس به مسائل مدل مورد بررسی، ضمن حفظ ماهیت ارتوپدی مسائل مورد بررسی، گذاشته شده است. این کتاب همچنین مطالعه ای از رویه های الگوریتمی مبتنی بر این مدل های شبیه سازی را ارائه می دهد.

این یک ابزار بسیار مفید برای طراحان، محققان و تولیدکنندگان ایمپلنت های مفصلی است که به نتایج آزمایش های پیشنهادی برای بهبود شکل های موجود یا طراحی شکل های جدید نیاز دارند. همچنین برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی در رشته های ارتوپدی، بیومکانیک و ریاضیات کاربردی مفید است.

Cutting-edge solutions to current problems in orthopedics, supported by modeling and numerical analysis

Despite the current successful methods and achievements of good joint implantations, it is essential to further optimize the shape of implants so they may better resist extreme long-term mechanical demands. This book provides the orthopedic, biomechanical, and mathematical basis for the simulation of surgical techniques in orthopedics. It focuses on the numerical modeling of total human joint replacements and simulation of their functions, along with the rigorous biomechanics of human joints and other skeletal parts. The book includes:

• An introduction to the anatomy and biomechanics of the human skeleton, biomaterials, and problems of alloarthroplasty

• The definition of selected simulated orthopedic problems

• Constructions of mathematical model problems of the biomechanics of the human skeleton and its parts

• Replacement parts of the human skeleton and corresponding mathematical model problems

• Detailed mathematical analyses of mathematical models based on functional analysis and finite element methods

• Biomechanical analyses of particular parts of the human skeleton, joints, and corresponding replacements

• A discussion of the problems of data processing from nuclear magnetic resonance imaging and computer tomography

This timely book offers a wealth of information on the current research in this field. The theories presented are applied to specific problems of orthopedics. Numerical results are presented and discussed from both biomechanical and orthopedic points of view and treatment methods are also briefly addressed. Emphasis is placed on the variational approach to the investigated model problems while preserving the orthopedic nature of the investigated problems. The book also presents a study of algorithmic procedures based on these simulation models.

This is a highly useful tool for designers, researchers, and manufacturers of joint implants who require the results of suggested experiments to improve existing shapes or to design new shapes. It also benefits graduate students in orthopedics, biomechanics, and applied mathematics.